2017年全国高考生物考前复习大串讲：专题1.3 细胞的能量供应与利用（解析版）

【酶和ATP知识网络】
【查漏补缺】
1.
区分酶的3个不同点、5个相同点
化学本质
绝大多数是蛋白质
少数是RNA
合成原料
氨基酸
核糖核苷酸
合成场所
核糖体
细胞核（真核生物）
来源
一般来说，活细胞都能产生酶
作用场所
细胞内外或生物体内外均可
生理功能
催化作用
作用原理
降低化学反应的活化能
与无机催化剂相同的性质
①
提高反应速率，但不改变化学反应的方向和平衡点；②
反应前后，酶的性质和数量不变
2.
高中生物常见酶整合
种类
作　用
DNA连接酶
连接DNA末端；催化形成磷酸二酯键；用于基因工程拼接目的基因和运载体（连接不具特异性）
DNA聚合酶
把单个的脱氧核苷酸聚合成单链DNA；催化形成磷酸二酯键；用于DNA复制及逆转录
DNA解旋酶
将双链DNA解旋为两单链；作用于氢键；用于DNA复制
RNA聚合酶
把单个的核糖核苷酸聚合成RNA；催化形成磷酸二酯键；用于转录
限制性内切酶
识别特定的碱基序列并切割出末端；作用于磷酸二酯键；用于基因工程（切割具有特异性）
DNA酶
水解DNA（如艾弗里实验中“DNA＋DNA酶”组）
Taq聚合酶
一般适用于DNA片段的PCR扩增（耐90
℃以上高温）
唾液淀粉酶
促进淀粉的水解
过氧化氢酶
催化H2O2分解为H2O与O2，可与Fe3＋对比验证酶高效性
3.
理清酶的作用机理、特性及影响因素的3类曲线
（1）酶的作用原理
①
由图可知，酶的作用原理是降低化学反应的活化能。
②
若将酶变为无机催化剂，则b在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能，但会提供活化能。
（2）酶的特性的曲线
①
图1中加酶的曲线和加无机催化剂的曲线比较表明：酶具有高效性。
②
图2中两曲线比较表明：酶具有专一性。
（3）各因素对酶促反应速率的影响曲线
①
分析图3和图4：温度或pH通过影响酶的活性来影响酶促反应速率。
②
分析图5：OP段的限制因素是底物浓度，P点以后的限制因素则是酶浓度。
4.
从ATP结构简式理解其组成与功能
5.
化合物中“A”的辨析：
6.
牢记与ATP产生和消耗有关的细胞结构及生理过程
转化场所
常见的生理过程
细胞膜
消耗ATP：主动运输、胞吞、胞吐
细胞质基质
产生ATP：细胞呼吸第一阶段
叶绿体
产生ATP：光反应消耗ATP：暗反应和自身DNA复制、转录，蛋白质合成等
线粒体
产生ATP：有氧呼吸第二、三阶段消耗ATP：自身DNA复制、转录，蛋白质合成等
核糖体
消耗ATP：蛋白质的合成
中/华-21世纪教育网细胞核
消耗ATP：DNA复制、转录等
考点一　酶的本质、作用及特性的分析
【典例1】下列有关酶的叙述，正确的是（　　）
A.
酶分子是在基因的指导下，在核糖体上合成的
B.
一种酶催化化学反应的种类与其空间结构有关
C.
经高温处理的酶，加入双缩脲试剂后不会出现紫色
D.
酶与无机催化剂都可通过提高化学反应的活化能来起催化作用
【答案】　B
【迁移训练】
1.
下列关于酶的叙述，正确的是（　　）
A.
酶适于低温下保存，因为低温时虽然酶的活性很低，但酶的空间结构稳定
B.
Fe3＋和过氧化氢酶促使过氧化氢分解，是因为它们降低了活化能，同时给过氧化氢提供能量
C.
酶是由内分泌腺细胞合成的具有催化作用的有机物
D.
酶与激素一样使用后立即被灭活，所以活细胞中需要源源不断地合成酶
【答案】　A
【解析】
酶适于低温下保存，因为低温时虽然酶的活性很低，但酶的空间结构稳定，A正确；Fe3＋和过氧化氢酶促使过氧化氢分解，是因为它们降低了活化能，但是未给过氧化氢提供能量，B错误；酶是由活细胞合成的具有催化作用的有机物，C错误；激素使用后立即被灭活，但是酶使用后不被灭活，D错误。
【技法提炼】
与酶有关的审答题的4个提醒（1）只有在特殊背景或信息下才可认定酶的化学本质为RNA，否则一般认定为蛋白质（如各种消化酶、DNA聚合酶等）。
（2）酶只能由活细胞产生，不能来自食物，且几乎所有活细胞（哺乳动物成熟红细胞除外）均可产生酶（一般场所为核糖体）。
（3）催化（降低反应分子活化能）是酶唯一的功能，它不具调节功能，也不作为能源（或组成）物质，切不可额外夸大其功能。
（4）辨析酶、激素、神经递质、抗体
①
四者均具特异性（专一性）、高效性等特性。
②
激素、神经递质、抗体都是由细胞分泌到内环境中发挥作用，发挥作用后即被灭活，而酶既可在细胞内，也可在细胞外发挥作用，且可以多次发挥作用。
③
活细胞都能产生酶（哺乳动物的成熟红细胞除外），但只有少数特异性细胞能合成并分泌激素、神经递质、抗体。
考点二
酶活性的影响因素及模型分析
【典例1】如图是某研究小组利用过氧化氢酶探究H2O2的分解条件而获得的实验数据曲线，下列相关叙述正确的是（　　）
A．由图1可得出的实验结论是酶具有催化作用和专一性
B．图2曲线出现AB段的原因最可能是过氧化氢酶的数量有限
C．图3所示实验的自变量为溶液中H2O2量，因变量是酶的活性
D．用H2O2为实验材料探究温度对酶活性的影响也可得到图3所示结果
【答案】　B
【迁移训练】
1．研究人员从木耳菜中提取过氧化物酶（POD），将其分别与四种不同酚类物质及H2O2进行催化反应，结果如图所示。下列相关说法正确的是（　　）
A．图1所示的实验目的是探究不同酚类物质的浓度对POD活性的影响
B．当底物浓度为0.
08（mmo1·L－1）时，POD催化酚类2的反应速率一定大于酚类3
C．由图2可知，H2O2浓度过高会抑制POD的活性，降低H2O2浓度后POD活性一定会恢复D．H2O2对POD活性的影响与温度和pH对POD活性的影响相同
【答案】　A
【解析】图1所示的实验目的是探究不同酚类物质对POD活性的影响，由图可知，不同酚类物质的浓度对POD活性的影响不同，A正确；过氧化物酶的活性除了与底物浓度有关，还与温度和pH有关，所以只有在相同且适宜的条件下，当底物浓度为0.
08（mmol·L－1）时，POD催化酚类2的反应速率一定大于酚类3，B错误；由图2可知，H2O2浓度过高会抑制POD的活性，但没有实验说明降低H2O2浓度后POD活性就会恢复，C错误；由于不知H2O2浓度大于1.
2%以后的情况，因而无法判断H2O2对POD活性的影响与温度和pH对POD活性的影响是否相同，D错误。
【技法提炼】
“四看法”分析酶促反应曲线
（1）看两坐标轴的含义：分清自变量与因变量，了解两个变量之间的关系（一般横轴为自变量，纵轴为因变量）
（2）看曲线的变化：一般情况下，生成物的量未达到饱和时，限制因素是横坐标所表示的因素，当达到饱和后，限制因素是横坐标所表示的因素之外的其他因素。
（3）看特殊点：即曲线的起点、终点、顶点、转折点、交叉点等五点，理解特殊点的意义。
（4）看不同曲线的变化：理解曲线之间的内在联系，找出不同曲线的异同及变化的原因。
注：反应溶液pH（温度）的变化不影响酶作用的最适温度（或pH），如下图所示：
考点三　ATP的合成、利用与能量代谢
【典例1】
ATP是细胞中重要的高能磷酸化合物。下列有关ATP的叙述，错误的是（　　）
A．线粒体合成的ATP可在细胞核中发挥作用
B．机体在运动时消耗ATP，睡眠时则不消耗ATP
C．在有氧与缺氧的条件下细胞质基质中都能形成ATP
D．植物根细胞吸收矿质元素离子所需的ATP来源于呼吸作用
【答案】　B
【迁移训练】
1．下列有关植物细胞能量代谢的叙述，正确的是（　　）
A．含有两个高能磷酸键的ATP是DNA的基本组成单位之一
B．加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少，ATP生成增加
C．无氧条件下，丙酮酸转变为酒精的过程中伴随有ATP的合成
D．光下叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成【答案】　D
【技法提炼】
（1）ATP≠能量
ATP是一种高能磷酸化合物，是一种储能物质，不能将两者等同起来。
（2）生命活动需要消耗大量能量，但细胞中ATP含量很少。其供应取决于ATP与ADP间快速转化。
（3）ATP合成时可产生水、ATP水解时需耗水。
（4）ATP并非“唯一”的直接能源物质，直接能源物质除ATP外，还有GTP、CTP、UTP等。
（5）除光能、有机物中化学能之外，硝化细菌等化能合成作用的细菌可利用体外无机物（如NH3）氧化时所释放能量来合成ATP。
（6）ATP产生与O2间的关系
（7）ATP合成往往与放能反应（如呼吸作用）相联系（合成ATP相当于合成了一种高能化合物），ATP水解往往与吸能反应（如主动运输物质合成、神经传导等）相联系。
（8）切不可认为ATP分解大于合成或合成大于分解，事实上，ATP与ADP转化总处于动态平衡中——耗能较多时ATP水解迅速，但其合成也迅速。
【光合作用和呼吸作用知识网络】
【查漏补缺】
1.
判断细胞呼吸类型的五大方法（以葡萄糖为底物）
（1）产生CO2量＝消耗O2量→有氧呼吸。
（2）不消耗O2，产生CO2→无氧呼吸（酒精发酵）。
（3）释放CO2量>吸收O2量→同时进行有氧呼吸和无氧呼吸（酒精发酵）。
（4）不吸收O2，不释放CO2→乳酸发酵或细胞已经死亡。
（5）有水生成一定是有氧呼吸，有二氧化碳生成一定不是乳酸发酵。
2.
把握影响细胞呼吸的“四类”曲线
（1）甲图：温度通过影响与细胞呼吸有关酶的活性来影响呼吸速率。
（2）乙图：①
O2浓度＝0时，只进行无氧呼吸。
②
0③
O2浓度≥10%时，只进行有氧呼吸。
④
O2浓度＝5%时，有机物消耗最少。
（3）丙图：自由水含量较高时呼吸作用旺盛。
（4）丁图：CO2是细胞呼吸的产物，对细胞呼吸具有抑制作用。
3.
澄清细胞呼吸的6个失分点
（1）误认为有氧呼吸的全过程都需要O2：有氧呼吸的第一、二阶段不需要O2，只有第三阶段需要O2。
（2）误认为有氧呼吸的场所只有线粒体
①
原核生物有氧呼吸的场所是细胞质和细胞膜。
②
真核生物有氧呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。
（3）误认为O2一定抑制无氧呼吸：也有例外，如哺乳动物成熟的红细胞的无氧呼吸不受O2的影响。
（4）呼吸作用中有H2O生成一定是有氧呼吸，有CO2生成不一定是有氧呼吸，但对动物和人体而言，有CO2生成一定是有氧呼吸，因为动物及人体无氧呼吸产物为乳酸。
（5）无氧呼吸产物不同是由于催化反应的酶的种类不同。
（6）线粒体是进行有氧呼吸的主要场所。无线粒体的真核细胞只能进行无氧呼吸，如成熟红细胞，蛔虫等，一些原核生物无线粒体，但仍进行有氧呼吸。
4.
理清外界条件变化时，C5、C3、H]、ATP等物质的量变化的4种模型分析
（1）光照强度变化
（2）CO2浓度变化：
5.
把握影响光合作用因素的3类曲线
影响因素
原理
图像
图像解读
光照强度
影响光反应阶段ATP、H]的产生
P点的限制因素①
外因：温度、CO2浓度②
内因：色素含量、酶的数量和活性、C5的含量
CO2浓度
影响暗反应阶段C3的生成
P点的限制因素①
外因：温度、光照强度②
内因：酶的数量和活性、色素含量、C5的含量
温度
通过影响酶的活性来影响光合作用
P点对应的温度为进行光合作用的最适温度
考点一　光合作用与细胞呼吸的过程及内在关系
【典例1】（2016四川卷.1）
叶内细胞内的下列生理过程，一定在生物膜上进行的是
A．O2的产生
B．H2O生成
C．H]的消耗
D．ATP的合成
【答案】
A【解析】
氧气是在光合作用光反应中产生的，场所在叶绿体类囊体薄膜，A正确；光合作用暗反应生成水、消耗H]的场所在叶绿体基质中，B、C错误；细胞呼吸第一阶段产生ATP在细胞质基质中进行，
D错误。
【迁移训练】
1．（安徽省合肥市2017届高三第三次教学模拟理科综合生物试题）下图表示温度对某植物光合作用和呼吸作用的影响，据图分析下列相关叙述错误的是
A.
30℃条件下植物有机物积累最快
B.
40℃条件下植物有机物总量下降
C.
55℃条件下植物不再进行光合作用
D.
60℃条件下植物不再进行呼吸作用
【答案】B
考点二　光合作用与细胞呼吸的影响因素及应用
【典例1】（2016·全国课标卷Ⅰ，30）为了探究生长条件对植物光合作用的影响，某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组，置于人工气候室中，甲组模拟自然光照，乙组提供低光照，其他培养条件相同。培养较长一段时间（T）后，测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度（即单位时间、单位叶面积吸收CO2的量），光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题：
（1）据图判断，光照强度低于a时，影响甲组植物光合作用的限制因子是　　　　。
（2）b光照强度下，要使甲组的光合作用强度升高，可以考虑的措施是提高
　　　　（填“CO2浓度”或“O2浓度”）。
（3）播种乙组植株产生的种子，得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间后，再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度，得到的曲线与甲组的相同。根据这一结果能够得到的初步结论是______________________________________
____________________________________________________________________。【答案】　（1）光照强度　（2）CO2浓度　（3）乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的，而非遗传物质的改变造成的
【解析】
【迁移训练】
1．（2017届四川省乐山市高三三调理科综合-生物试卷）下图甲表示某植物在30℃（光合作用的最适温度）时，光合作用速率与光照强度的关系。图乙是某同学探究“光照强度与光合作用速率的关系（假设光照强度不影响温度的变化）”的实验装置图。请回答：
（1）
图甲曲线中，XY段、YZ段光合作用速率的主要限制因素分别是______。
（2）
据图甲曲线：恒温30°C时，若缺镁的培养液中生长的相同的植物进行此实验，则Y点向______
（左或右）移动。若该植物呼吸作用的最适温度分别为35℃，在其他条件不变的情况下，将温度调节到35℃，则Y点将向_______
（左或右）移动。
（3）利用图乙装置探究光照强度与光合作用速率的关系，读数是______（净光合作用或实际光合作用）。如果想要测定相同条件下的细胞呼吸，需要进行的处理是______。
【答案】
光照强度、光照强度
右
右
净光合作用
遮光
【解析】试题分析：据甲图分析，X点没有光照，表示呼吸作用强度；Y点氧气的吸收量为0，为光补偿点，此时光合作用强度等于呼吸作用强度；Z点表示光饱和点，表示在光照强度在W的条件下，植物的光合作用强度达到最大值。
（3）利用图乙装置探究光照强度与光合作用速率的关系，读数是光合作用与呼吸作用的差值，即表示的是净光合作用；要测定相同条件下的细胞呼吸，应该排除光合作用的影响，所以需要进行遮光处理。